Valorization of mulberry (Rubus glaucus) by-products: ultrasound-assisted extraction of total anthocyanins

Valorización de subproductos de mora (Rubus glaucus): extracción asistida por ultrasonido de antocianinas totales

Luis Eduardo Ordóñez-SantosORCID-iconhttps://orcid.org/0000-0002-8958-027X



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Abstract

In this study, the objective was to establish parameters of optimization of the factors such as solvent concentration, extraction time and liquid-to-solid ratio in ultrasound-assisted extraction (UAE) of total anthocyanins from mulberry by-products. The study sample corresponds to mature fruits that did not comply with the size demanded by the market (by-product). Three independent variables including extraction time (6-74 min), liquid-solid ratio (33-66.16 mL/g), and ethanol concentration (63-96%) were investigated. A rotatable central composite design (CCD) and response surface methodology (RSM) was used to investigate the effect of process variables. The optimum conditions of ultrasound-assisted extraction obtained through response surface methodology were as follow: extraction time, 20 min; liquid to solid ratio, 60:1 mL/g, and ethanol concentration, 90%, allowed to obtain a maximum concentration of 259.66 mg/L. To validate the optimized model, the experimental values were compared with the predicted values to check the adequacy of the model. Ultrasound extraction was 13.60% higher than maceration technique and reduces the time from 24h to 20 minutes. The results show that ultrasonic-assisted extraction as a promising agro-industrial process in the recovery of anthocyanins from mulberry by-products.

Keywords: central composite design • response surface methodology • natural colorant • optimization

 

Resumen

En este estudio, el objetivo fue establecer los parámetros de optimización de los factores como la concentración de disolvente, el tiempo de extracción y la relación líquido a sólido en la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) de antocianinas totales de subproductos de mora. La muestra del estudio corresponde a frutas maduras que no cumplieron con el tamaño exigido por el mercado (subproducto). Se investigaron tres variables independientes, incluido el tiempo de extracción (6-74 min), la relación líquido-sólido (33-66,16 mL/g) y la concentración de etanol (63-96%). Se utilizó un diseño compuesto central rotacional (DCCR) y una metodología de superficie de respuesta (RSM) para investigar el efecto de las variables de proceso. Las condiciones óptimas de extracción asistida por ultrasonido obtenidas a través de la metodología de superficie de respuesta fueron las siguientes: tiempo de extracción, 20 min; relación líquido-sólido, 60:1 mL/g, y concentración de etanol, 90%, permitieron obtener una concentración máxima de 259,66 mg/L. Para validar el modelo optimizado, los valores experimentales se compararon con los valores predichos para verificar la adecuación del modelo. La extracción de ultrasonido fue 13,60% más alta que la técnica de maceración y reduce el tiempo de 24h a 20 minutos. Los resultados muestran que la extracción asistida por ultrasonidos es un prometedor proceso agroindustrial en la recuperación de antocianinas de los subproductos de la mora.

Palabras clave: diseño compuesto central • metodología de superficie de respuesta • colorante natural • optimización

 
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